关于表层土壤重金属含量测定的方法研究

林钰杰

（1.云南省地矿局中心实验室，云南 昆明 650218；2.国土资源部昆明矿产资源监督检测中心，云南 昆明 650218；3.云南地矿环检中心，云南 昆明 650200）

近年来，我国工业经济发展十分迅速，创造了高额经济效益。但是，工业生产中产生的重金属元素废水废渣有大量未经处理之后直接排放并朝着土壤中渗透，此时土壤内含有的重金属含量超标，表层土壤中存在大量有毒性金属元素，不但影响人体器官，甚至有可能引发癌变。因此，有关土壤重金属污染方面的测定，必须予以足够的重视。

1 表层土壤重金属含量测定方法

（1）电感耦合等离子体原子发射光谱法。该方法是以等离子体为激发光源的原子发射光谱为基础的，适用于多元素的测定中。该方法与其他测定表层土壤重金属含量的方法相比，主要的优点由下述几点组成：分析速度快、灵敏度高、精密度和准确度较高。但是，该方法也有不足之处存在，主要在于具有相对较高的设备及操作费用，同时样品通常要求朝着溶液转化，因为直接固体进样会导致准确度降低，且在个别元素的测定分析中，采用该方法效果不明显。

（2）原子吸收光谱法。原子吸收光谱法（AAS）也是一种常用于测定土壤中重金属的方法，属于特定原子测量光辐射的一种吸收方法。其基本原理是对样品中金属气态基态原子外层原子吸收可见光及紫外光范围内对应原子共振辐射强度进行测定，从而完成样品中重金属含量的确定。该方法的优点主要由灵敏度高、选择性好、精密度好及检出限低等组成，在分析样品中微量或痕量组分时十分适用，然而在原则上来看，该方法无法同时测定多种元素。

（3）X射线荧光光谱法。X射线荧光光谱法（XRF）是的基本原理在于入射X射线和土壤样品发生作用之后会有特征X荧光强度产生，将待测重金属元素含量及荧光强度之间的关系作为依据，即可将各个待测重金属元素含量测定出来。该方法的优点主要由操作简便、适应性广、分辨率高及检测快速等几点组成。

（4）电感耦合等离子体质谱法。该方法属于高灵敏度测定重金属的方法，基本原理在于离子化样品之后，会有不同质荷比的带电离子产生，在质量分析器的运用下，以离子的不同质荷比为根据将其分离，随后借助检测器进行检测，将质谱图获取之后，即可将样品中重金属的含量确定。该方法的优点主要由线性范围宽、检出限低、灵敏度高及准确性高等组成。

（5）分光光度法。该方法是对处于一定波长或特定波长范围内被测物质光吸收度进行测定，定性定量分析该物质的方法。因每种物质有着各不相同的分子结构，加之对不同波长光也有着不同的吸收能力，故而有特征结构的结构集团，存在选择吸收特性的最大实收波长，形成最大吸收峰，而产生特有的吸收光谱。物质即便是相同的，然而因含量上有区别的缘故，也会有着不同的光吸收程度。该方法具有灵敏度高、操作简便、快速等优点。

2 试验部分

本文采用原子吸收光谱法测定表层土壤中重金属含量，具体如下：

（1）仪器及试剂。仪器：原子吸收分光光度计、微波消解仪、铅等空心阴极灯及智能控电加热器等。试剂：超纯水试验用水；优级纯高氯酸、硝酸；1000μg/mL铅、铬、铜、锌标准液。

（2）仪器工作参数。本文选择火焰原子吸收光谱法测定土壤中铅、铬、铜及锌等4类重金属含量，均采用Air-C2H2火焰，下表1为具体工作条件[1]。

（3）样品前处理。①待完成表层土壤样品采集工作后，采取四分法分为约100g，风干之后，样品内的枝叶、石子等杂物，需要尽快清理干净，随后研磨，以0.172mm筛为标准过筛，备用。②溶样杯内放入称取的0.20g土壤样品，加入一定水浸湿，随后逐一加入5mL硝酸、3mL盐酸、3mL氢氟酸，摇晃混匀并静置15min。在功率保持1kW不变的条件，气压506.625kPa下，140℃持续消解5min；随后，气压10 135.20kPa下，170℃持续消解4min；最后，气压1519.875kPa下，200℃持续消解5min。③上述流程结束后，冷却后取出。将2mL高氯酸加入其内后，采用控温电加热器赶酸[2]。待可滚动珠状为消解罐内溶液状态时，样品消解液即可朝着50mL容量瓶内转移，并定容、测定（1%硝酸溶液）。

根据上述流程，做空白试液。

表1 火焰原子吸收光谱法工作条件

（4）样品测定。以标准曲线为根据进行条件绘制，对样品、空白试剂进行测定。数学模型公式如下所述：

其中，土壤样品元素含量由W代表；样品消解液元素质量浓度由P0代表；样品消解液定容后的体积由V代表；土壤样品的质量由m代表。

本文样品测定次数为3次，下表2为具体测试结果。

（5）不确定度的分析。以数学模型为根据展开分析，不确定度可在样品制备时引入，逐一分析样品称量重复性定容重复性、消解过程等内容。或是将不确定度引入样品溶液四类元素浓度测定中，如样品及温度等重复性测量。此处研究的对象定为A类不确定度，通过观测、统计分析后，对标准不确定度进行评定，在与实验标准偏差表对比分析之后，得知之所以会有不确定度产生，基本是重复测定造成的。结合表2中的数据不难发现，表层土壤四类重金属含量中，由少至多排列其平均值的顺序，依次为Cr＜Cu＜Zn＜Pb。

表2 测定结果及A类不确定度

3 结语

当前时代下，科学技术的发展十分迅速，一定程度上优化了测定土壤重金属含量的方法，使得测定结果更准确、速度更快。同时，各类新诞生的分析测定仪器，不但简化了操作，且选择性也得到有效提升，并且检测精准度与灵敏度也更高，在重金属含量测定中得到了更为广泛的应用，进一步提高了土壤重金属含量测定的准确性。